원소의원자량

1.원소의 원자량이란 무엇인가요?

 

'~량'이라고 했으니까 질량이라고 생각하시면 됩니다. 쉽게해서 원자의 질량이라고 보시면 됩니다. 예를들어서 교실에 30명이 있는데 30명이 각각 자신의 몸무게를 가지고 있듯이, 원자도 어떤 원소냐에 따라 각각의 원자량을 가지고 있습니다. 원자량에 대한 이야기는 2번 질문에 대한 답변에서 더 상세히 해 드리도록 하겠습니다.

 

 

2.원자량이 상대적인 값이라고 하는 이유는?

 

앞에서도 말씀드렸듯이 원자량이라는것은 원자의 질량이라고 했습니다. 그런데 '그게 뭐가 상대적이라는 건지...' 하실겁니다. 교실에 30명의 몸무게를 가지고 '상대적인 값이야'라고 말하지는 않습니다.

원자는 아주아주 작은 크기입니다. 쌀알 하나의 질량도 아주 작은데 원자는 오죽하겠습니까? 정말 엄청나게 작습니다. 그러니 원자의 실제 질량 측정의 어려움은 둘째치더라도, 수치가 너무나도 작다보니까 실질적으로 사용하기가 힘듭니다. 예를들면 수소의 실제 질량은 1.67/10²⁴g 입니다. 그러다보니 화학에서 실제적으로 사용이 힘듭니다. 하지만 화학은 물질의 정량적인 관계가 아주 중요합니다.  그러다보니 원자의 질량에 대한 내용은 화학에서 중요한 비중을 차지합니다. 하지만 앞에서도 예기했듯이 수치가 너무 작습니다. 그래서 고안해 낸것이 상대비교입니다. 실제 질량은 알 수 없지만 서로 비교하는 것은 가능하다는 예깁니다.

예를 하나 들어보겠습니다. 교실에 30명의 학생이 있습니다.(30명의 몸무게는 모두 다르다고 가정합시다) 그 중 대표로 한명을 뽑습니다. 그리고 그 학생의 몸무게를 그냥 10이라고 정해둡시다. 그러면 그 학생의 몸무게를 기준으로 다른 사람의 몸무게를 정할 수 있습니다. 만약에 어떤 학생의 몸무게가 12라면 기준이 되는 학생보다 (상대적으로) 1.2배 더 무겁다는 의미입니다.

원자량도 마찬가지입니다. 원자에서는 이 기준이 되는 것이 탄소입니다. 위에서 든 예와 같은 방법으로 탄소의 질량을 12.00이라고 정했을 때 그에 따른 다른 원소의 원자량을 비교한것입니다. 그러니까 수소의 원자량은 1이고 탄소의 원자량은 12이므로, 이는 수소원자는 탄소원자보다 12배 가볍다는 예기가 되는 것입니다.

원자량은 단위가 없습니다. 원자량이 12라는 것은 어디까지나 상대적인 값이지 절대적인 수치가 아닙니다. 그 원소의 원자의 질량이 12g이라는 의미가 아니라는 것입니다.

다시 정리하면 원자량이란 '원자의 질량을 상대적으로 비교한 수치'라고 정의할 수 있습니다.

 

 

3.돌턴의 원자론의 기본개념은 무엇인가요?

 

일단 돌턴의 원자설을 한번 상기해 봅시다.

 

A.모든 물질은 더 이상 쪼갤 수 없는 원자(atom)라는 작은 입자로 구성되어 있다.

B.같은 원소의 원자는 크기, 모양, 질량 및 성질이 같으며, 원소가 다르면 그 원자의 물리적 성질도 다르다.

C.화학 변화가 일어날 때, 원자들은 새로 생성되거나 소멸되지 않는다. 원자들 간의 결합이 끊어지거나 생성되어 원자가 재배열 될 뿐이다.

D.화합물들은 서로 다른 원자가 간단한 정수비로 결합하여 생성된다.

 

일단 B항과 C항에서는 질량 보존의 법칙을 설명하고 있습니다. 그리고 C항과 D항에서는 일정성분비의 법칙을, B와 D항에서는 배수비례의 법칙을 설명하고 있습니다.

 

B항과 C항에서 원자는 화학 반응 중에서도 생성되거나 소멸되지 않고 서로 다른 원자로 변하지도 않습니다. 이는 라부아지에의 질량 보존의 법칙을 설명하는 항목입니다.

 

C항과 D항에서 원자들이 간단한 질량비로 그 배열만 바뀌는 것을 설명합니다. 이는 프루스트의 일정성분비의 법칙을 설명하고 있습니다. 일정성분비의 법칙이란 어떠한 화합물에서 그 화합물을 구성하는 원자들은 질량비는 항상 일정하다는 것입니다. 예를들어 물의 경우 수소와 산소의 질량비는 항상 1:8입니다.

[참고]

모든 화합물이 일정성분비의 법칙을 만족하는 것은 아닙니다. 예를들어 산화철(wüstite)의 경우는 화학식이 FeO이지만 실제 질량비는 76.8~74.8%철 에 걸쳐 있습니다. 이와같이 일정성분비의 법칙을 만족하지 않는 화합물을 비화학량론적화합물 또는 베르톨리드(berthollide)라고 합니다.

 

또한 B항과 D항에서 돌턴의 배수비례의 법칙을 설명하고 있습니다. 배수비례의 법칙이란 두 원소가 화합물을 만들 때 일정한 질량의 한 원소와 결합하는 다른 원소의 질량들은 서로 작은 정수비로 존재한다는 내용입니다.